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DE69108723T2 - SUPERCONDUCTIVE WIRE. - Google Patents

SUPERCONDUCTIVE WIRE.

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DE69108723T2
DE69108723T2 DE69108723T DE69108723T DE69108723T2 DE 69108723 T2 DE69108723 T2 DE 69108723T2 DE 69108723 T DE69108723 T DE 69108723T DE 69108723 T DE69108723 T DE 69108723T DE 69108723 T2 DE69108723 T2 DE 69108723T2
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Germany
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nbti
barrier
superconducting
layer
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DE69108723T
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James Wong
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Composite Materials Tech
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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Bei der Herstellung von qualitativ hochwertigem, feinem supraleitendem NbTi-Filamentdraht müssen sich die Hersteller stark auf die Integrität von Diffusionsbarrieren verlassen. Diese Barrieren, üblicherweise aus Nb, sind zwischen der Kupferplattierung und der supraleitenden NbTi-Legierung angeordnet, die den Großteil eines Filaments bildet. Die Barriere dient dazu, die Bildung von spröden CuTi-Zwischenmetallelementen an der Filamentoberfläche zu hemmen. Gegenwärtige Verarbeitungsschemata für die Herstellung von supraleitendem NbTi-Draht, der 4.000 bis 7.000 Filamente mit bei der endgültigen Drahtgröße jeweils einem Durchmesser von ungefähr 6 um enthält, verwenden Nb-Barrieren, die ungefähr 4 % des (Nicht-Kupfer-)Filamentvolumens darstellen. Bei dem Verfahren wird die Barriere üblicherweise Temperaturen von 500º bis 800ºC für eine Dauer von ungefähr 15 Stunden ausgesetzt, gefolgt von drei oder mehr Wärmebehandlungen mit einer Dauer von 40 bis 80 Stunden bei 300º bis 450ºC, wenn der Draht auf seine endgültige Größe gebracht wird. In auf diese Weise hergestellten feinen Filamentleitern können Stromdichten (Jc) von über 2.750 A/mm² bei 5 Tesla (T) und 1.600 A/mm² bei 7 T (4,2ºK) erreicht werden (siehe beispielsweise "Superconducting Wire and Cable for the Superconducting Super Collider", T.S. Kreilick, E. Gregory, D. Christopherson, G.P. Swenson und J. Wong, Supercollider 1, Plenum Press, 1989, 235-243).To produce high quality, fine NbTi superconducting filament wire, manufacturers must rely heavily on the integrity of diffusion barriers. These barriers, typically made of Nb, are placed between the copper plating and the NbTi superconducting alloy that forms the bulk of a filament. The barrier serves to inhibit the formation of brittle CuTi intermetallics at the filament surface. Current processing schemes for producing NbTi superconducting wire, which contains 4,000 to 7,000 filaments, each approximately 6 µm in diameter at the final wire size, use Nb barriers that represent approximately 4% of the (non-copper) filament volume. The process typically involves exposing the barrier to temperatures of 500º to 800ºC for a period of about 15 hours, followed by three or more heat treatments of 40 to 80 hours at 300º to 450ºC as the wire is brought to its final size. In fine filament conductors made in this way, current densities (Jc) of over 2,750 A/mm2 at 5 Tesla (T) and 1,600 A/mm2 at 7 T (4.2ºK) can be achieved (see, for example, "Superconducting Wire and Cable for the Superconducting Super Collider", T.S. Kreilick, E. Gregory, D. Christopherson, G.P. Swenson and J. Wong, Supercollider 1, Plenum Press, 1989, 235-243).

Obwohl dies nicht inakzeptabel ist, liegen diese Stromdichten deutlich unterhalb der 3.800 A/mm² (5T, 4,2ºK), die in Drähten mit Filamenten größeren Durchmessers erzielt wurden. Die Verminderung der Stromdichte bei einer Verfeinerung der Filamente ist direkt den Problemen mit der Diffusionsbarriere zuzuschreiben.Although not unacceptable, these current densities are well below the 3,800 A/mm² (5T, 4.2ºK) achieved in wires with larger diameter filaments. The reduction in current density with refinement of the Filaments are directly attributable to the problems with the diffusion barrier.

Die langen Zeitdauern bei hohen Temperaturen während des Verarbeitens tragen dazu bei, daß die Nb-Barriere aufgrund von Ti-Diffusion aus dem NbTi-Legierungskern unterminiert wird. Es wird daran erinnert, daß bei der Diffusion von Ti in die reine Nb-Barriere an der Oberfläche des NbTi-Legierungs-Filamentkerns eine Ti-Verarmung stattfindet, was insgesamt zu einem geringeren Jc in dem Kern führt. Die Diffusion von Ti durch die Barriere führt auch zu der Bildung einer CuTi-Verbindung an der Oberfläche des Filaments. Diese spröde CuTi-Verbindung bricht bei der Kaltreduktion, was zu "Knollen" führt, die sowohl das Jc als auch die Duktilität des Drahtes nachteilig beeinflussen. Die Grenzflächen zwischen der Kupfermatrix, der Nb-Barriere und dem NbTi-Kern in einem Filament spielen bei diesem Verfahren eine zentrale Rolle.The long periods at high temperatures during processing contribute to the undermining of the Nb barrier due to Ti diffusion from the NbTi alloy core. Recall that as Ti diffuses into the pure Nb barrier, Ti depletion occurs at the surface of the NbTi alloy filament core, resulting in an overall lower Jc in the core. The diffusion of Ti through the barrier also leads to the formation of a CuTi compound at the surface of the filament. This brittle CuTi compound breaks during cold reduction, resulting in "nodules" that adversely affect both the Jc and the ductility of the wire. The interfaces between the copper matrix, the Nb barrier and the NbTi core in a filament play a central role in this process.

In Fällen, in denen unregelmäßige Grenzflächen auftreten, wird ein extensives lokales Ausdünnen der Diffusionsbarriere beobachtet. Dieser Effekt ist in Gebieten am stärksten ausgeprägt, in denen Vorsprünge in die Barriere und sogar in das umgebende Kupfer hinein vorliegen. Es wird davon ausgegangen, daß in diesen Bereichen die CuTi-Verbindung zuerst gebildet wird, und dies in einer größeren Menge als in Bereichen, in denen ein solches Ausdünnen nicht auftritt. Diese CuTi-Bereiche, die Knollen, brechen beim Ziehen des Drahtes und bewirken nachfolgend ein Abschnüren des Filaments. Als Folge davon weist der Draht eine stark verminderte Jc- Leistung auf, und er neigt zum Brechen.In cases where irregular interfaces occur, extensive local thinning of the diffusion barrier is observed. This effect is most pronounced in areas where there are projections into the barrier and even into the surrounding copper. It is believed that in these areas the CuTi compound is formed first and in a larger amount than in areas where such thinning does not occur. These CuTi areas, the nodules, break when the wire is pulled and subsequently cause pinching of the filament. As a result, the wire has a greatly reduced Jc performance and is prone to breakage.

Die offensichtliche Lösung des Problems des Ausdünnens der Diffusionsbarrieren besteht darin, einfach eine dickere Barriere zu verwenden, so daß keine dünnen Stellen auftreten, die Probleme verursachen. Jedoch geht eine Erhöhung der Barrierendicke nur auf Kosten des NbTi. Die Barriere trägt bei Betriebsmagnetfeldern kein Jc, so daß eine größere Dicke der Barriere insgesamt das Jc vermindert. Zusätzlich löst eine Erhöhung der Barrierendicke in keiner Weise das Problem des Herauslösens von Ti aus dem NbTi. Obwohl dies nicht so dramatisch wie das Problem der Bildung der CuTi-Verbindung ist, kann dieses Problem nicht ignoriert werden, wenn die Stromkapazität verbessert werden soll. Obwohl also eine höhere Dicke der Barriere eine offensichtliche Lösung für das Problem des Ausdünnens der Barriere ist, ist dies alles andere als ideal.The obvious solution to the problem of thinning the diffusion barriers is to simply use a thicker barrier so that there are no thin spots that cause problems. However, increasing the barrier thickness only comes at the expense of the NbTi. The barrier does not carry Jc at operating magnetic fields, so a larger thickness of the barrier reduces the overall Jc. In addition, increasing the barrier thickness does not solve the problem of Ti leaching from the NbTi. Although this is not as dramatic as the problem of CuTi compound formation, this problem cannot be ignored if the current capacity is to be improved. So, although increasing the barrier thickness is an obvious solution to the barrier thinning problem, it is far from ideal.

Wir haben herausgefunden, daß es anstelle des Kompensierens von Oberflächenunregelmäßigkeiten durch ein Vergrößern der Barriere besser ist, diese Unregelmäßigkeiten zu beseitigen, also hinter der Diffusionsbarriere eine Oberfläche auszubilden, die so gleichmäßig wie möglich ist. Wenn die Diffusionsbarriere von einer gleichförmigen Oberfläche umgeben ist, ist sie wirksamer. Die Bildung von Knollen kann weitestgehend vermieden werden, und falls die Barriere dicker ausgeführt werden muß, kann der notwendige Zuwachs minimiert werden. Die Herstellung von gleichförmigen NbTi-Oberflächen bei Filamenten ist die Hauptaufgabe der Erfindung.We have found that instead of compensating for surface irregularities by increasing the barrier, it is better to eliminate these irregularities, i.e. to form a surface behind the diffusion barrier that is as uniform as possible. If the diffusion barrier is surrounded by a uniform surface, it is more effective. The formation of nodules can be largely avoided, and if the barrier has to be made thicker, the necessary increase can be minimized. The production of uniform NbTi surfaces in filaments is the main object of the invention.

Wenn zwei oder mehr Metalle gleichzeitig verarbeitet werden, hängt das Ausmaß der Unregelmäßigkeiten an ihrer Grenzfläche von vielen Faktoren ab. Dies sind unter anderem:When two or more metals are processed simultaneously, the extent of the irregularities at their interface depends on many factors. These include:

1. Die relative Härte der Materialien;1. The relative hardness of the materials;

2. Die Korngröße innerhalb der Materialien;2. The grain size within the materials;

3. Das Gefüge und die Gesamtstruktur innerhalb der Materialien, wie sie durch vorhergehende metallurgische und mechanische Bearbeitungen vorgegeben sind (beispielsweise Warmbearbeitungen, Kaltbearbeitungen und Gesamtdeformationen).3. The microstructure and overall structure within the materials as determined by previous metallurgical and mechanical processing (e.g. hot working, cold working and overall deformation).

Vom Standpunkt der Gleichförmigkeit aus ist die ideale Grenzfläche eine Grenzfläche zwischen zwei Metallen von annähernd gleicher Härte, die jeweils sehr feine Körner ausgerichtet mit der Ebene der Grenzfläche aufweisen, so daß sie die glattestmögliche Oberfläche aufweisen. Offensichtlich entsprechen gewalzte Blechmaterialien dieser Beschreibung sehr gut. Die Verwendung von gewalztem Blech zum Zweck einer erhöhten Filament-Gleichförmigkeit bildet die Basis der vorliegenden Erfindung. Ein früheres Patent, welches mit der Nr. 4 646 197 auf Supercon, Inc., erteilt wurde, bezieht sich auf die Herstellung von Ta-Kondensatordraht, wobei feinkörniges Ta-Blech um einen Rohblock aus Nb oder Ta gewickelt wurde, um eine glatte Drahtoberfläche mit einem merklichen Widerstand gegen ein Ta-Kornwachstum entlang dem Draht bei hohen Temperaturen zu schaffen.From the point of view of uniformity, the ideal interface is an interface between two metals of approximately equal hardness, each having very fine grains aligned with the plane of the interface so that they have the smoothest possible surface. Obviously, rolled sheet materials meet this description very well. The use of rolled sheet for the purpose of increased filament uniformity forms the basis of the present invention. A previous patent issued to Supercon, Inc., No. 4,646,197, relates to the manufacture of Ta capacitor wire wherein fine grain Ta sheet was wound around a billet of Nb or Ta to provide a smooth wire surface with significant resistance to Ta grain growth along the wire at high temperatures.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird auf die nachfolgende Beschreibung und die Beispiele Bezug genommen, die sich auf die beigefügte Zeichnung beziehen. In der Zeichnung zeigen:For a better understanding of the invention, reference is made to the following description and examples, which refer to the accompanying drawings. In the drawing:

- Figur 1 die schematische Gestalt eines Monofilament- Blockes, der Lagen aus einer supraleitenden Legierung gemäß der Erfindung enthält;- Figure 1 shows the schematic shape of a monofilament block containing layers of a superconducting alloy according to the invention;

- Figur 2 die schematische Gestaltung eines Multifilament- Blockes, der das gemäß der Erfindung hergestellte Monofilament verwendet.- Figure 2 shows the schematic design of a multifilament block using the monofilament produced according to the invention.

Bei der Herstellung von feinem supraleitendem Filamentdraht wird gegenwärtig ein Monofilamentdraht hergestellt, aus dem nachfolgend ein Multifilamentdraht hergestellt wird, indem ein oder mehrere Arbeitsschritte des Aufschichtens ausgeführt werden. Der Monofilamentdraht wird aus einem Block hergestellt, der im allgemeinen aus drei Elementen besteht: einem Rohblock aus supraleitender Legierung, einem Barrierematerial, welches die Form von um den Rohblock gewickeltem Blech hat, und einer Extrusionsumhüllung aus Kupfer, welche die Barriere und den Rohblock umgibt. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein viertes Element hinzugefügt: eine Reihe von feinkörnigen Lagen (ASTM-Mikrokorn-Nummer > 8) aus supraleitendem Material, die zwischen den Barrierelagen und dem Rohblock angeordnet sind (siehe Fig. 1). Diese supraleitenden Lagen vermindern das Ausmaß der Oberflächenunregelmäßigkeiten der Grenzfläche zwischen der Diffusionsbarriere und dem Rohblock, und sie erhöhen vermutlich auch das Jc aufgrund des erhöhten Magnetfluß-Pinnings, das durch sowohl die feinere Kornstruktur in den Lagen als auch die Anwesenheit der Grenzflächen zwischen den Lagen gewährleistet wird.In the manufacture of fine superconducting filament wire, a monofilament wire is currently produced from which a multifilament wire is subsequently produced by performing one or more stacking operations. The monofilament wire is produced from an ingot which generally consists of three elements: a superconducting alloy ingot, a barrier material which is in the form of sheet metal wrapped around the ingot, and an extrusion sheath of copper which surrounds the barrier and the ingot. In the present invention, a fourth element is added: a series of of fine-grained layers (ASTM micrograin number > 8) of superconducting material placed between the barrier layers and the ingot (see Fig. 1). These superconducting layers reduce the extent of surface irregularities of the interface between the diffusion barrier and the ingot, and they are also believed to increase the Jc due to increased magnetic flux pinning provided by both the finer grain structure in the layers and the presence of the interfaces between the layers.

Die Lage aus supraleitender Legierung kann die gesamte supraleitende Querschnittsfläche oder einen beliebigen Teil davon bilden, wobei der Betrag durch das Maß der benötigten Gleichförmigkeit und die speziellen Anforderungen der Anwendung bestimmt wird. Die Lage kann jede Zusammensetzung aufweisen, wobei die Beschränkung vorliegt, daß sie aus derselben Basislegierung wie der zentrale Rohblock besteht. Wenn der Rohblock beispielsweise aus Nb mit 46,5 Gew.-% Ti (NbTi46,5) besteht, kann die NbTi-Lage die Zusammensetzung Nb mit 50 Gew.-% Ti (NbTi50) aufweisen. Dies wird wiederum von der Anwendung bestimmt.The superconducting alloy layer may form all or any portion of the superconducting cross-sectional area, the amount being determined by the level of uniformity required and the specific requirements of the application. The layer may be of any composition, with the restriction that it be made of the same base alloy as the central ingot. For example, if the ingot is Nb with 46.5 wt% Ti (NbTi46.5), the NbTi layer may be of the composition Nb with 50 wt% Ti (NbTi50). This, again, is determined by the application.

Die glatte Oberfläche überdeckt die feinen Unregelmäßigkeiten der Rohblock-Oberfläche, so daß kein lokales Ausdünnen der Diffusionsbarriere als Folge des Eindringens von Körnern oder durch bei der Herstellung des Rohblockes verbleibenden Ungenauigkeiten auftreten kann. Die Möglichkeit der Veränderung der Zusammensetzung der Lage stellt außerdem einen großen Vorteil hinsichtlich der Diffusionsverluste dar. Im Falle von NbTi dient die Verwendung von Ti-reichen Lagen um den Rohblock dazu, Diffusionsverluste zu kompensieren, so daß das Jc des NbTi-Bereiches aufrechterhalten wird. Die Verwendung von höheren Ti-Konzentrationen (ungefähr 50 Gew.-% Ti) in der Lage kann auch eine verbesserte Jc-Leistung bereitstellen. Aus diesen Legierungen mit 50 Gew.-% Ti bestehende Rohblöcke sind schwierig kaltzubearbeiten, jedoch tritt dieses Problem nicht auf, wenn der supraleitende Bereich geeignet zwischen der Ti-reichen Lage und einem weniger reichen Rohblock getrennt ist.The smooth surface masks the fine irregularities of the ingot surface so that no local thinning of the diffusion barrier can occur as a result of grain penetration or inaccuracies left in the ingot manufacture. The ability to vary the composition of the layer also represents a great advantage in terms of diffusion losses. In the case of NbTi, the use of Ti-rich layers around the ingot serves to compensate for diffusion losses so that the Jc of the NbTi region is maintained. The use of higher Ti concentrations (approximately 50 wt% Ti) in the layer can also provide improved Jc performance. Ingots made of these 50 wt% Ti alloys are difficult to cold work, but this problem does not arise if the superconducting region is suitably between the Ti-rich layer and a less rich ingot.

Das Anwenden der vorliegenden Erfindung hat einen weiteren Vorteil bei der Verwendung der NbTi-Lage gezeigt. Zusammengefaßt ausgedrückt bestand das durchgeführte Experiment in der Herstellung von zwei Monofilament-Blöcken, von denen einer einen Standard-Rohblock und der andere um einen festen NbTi-Kern gewickelte NbTi-Lagen enthielt. Nach der Verarbeitung wurde herausgefunden, daß der die Lagen enthaltende Draht eine höhere Stromdichte als das feste NbTi-Material aufwies. Dies stellte sich unabhängig von der Größe des Drahtes und innerhalb des gesamten, bei den Jc-Tests verwendeten Magnetfeldbereichs von 1 bis 9 T ein. Das Jc in dem Bereich der Lagen wurde basierend auf den bekannten Block- Abmessungen berechnet, und es wurde herausgefunden, daß es um 8-10 % höher als bei festem NbTi ist. Wir haben daher Grund zu der Annahme, daß die Verwendung von NbTi-Lagen auch die Stromdichte eines Filaments erhöhen kann. Diese Erhöhung liegt wahrscheinlich an einer Verbesserung des Fluß-Pinnings, hervorgerufen durch die Grenzflächen zwischen den Lagen; jedoch ist dies bis jetzt nicht mit Sicherheit bekannt.Applying the present invention has shown another advantage in using the NbTi sheet. In summary, the experiment conducted consisted of making two monofilament blocks, one containing a standard ingot and the other containing NbTi sheets wound around a solid NbTi core. After processing, it was found that the wire containing the sheets had a higher current density than the solid NbTi material. This was independent of the size of the wire and throughout the magnetic field range of 1 to 9 T used in the Jc tests. The Jc in the sheet region was calculated based on the known block dimensions and was found to be 8-10% higher than solid NbTi. We therefore have reason to believe that the use of NbTi sheets can also increase the current density of a filament. This increase is probably due to an improvement in flux pinning caused by the interfaces between the layers; however, this is not yet known with certainty.

Die vorliegende Erfindung bildet sicher eine wesentliche Verbesserung der gegenwärtigen Barriere-Technologie. Sowohl die gegenwärtige Nachfrage nach qualitativ hochwertigem, supraleitendem NbTi-Draht mit 6 um-Filamenten als auch die Nachfrage der Magnet-Industrie nach Draht mit Filamenten bis herab zu 2,5 um werden durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung befriedigt. Insbesondere ist zur Herstellung des benötigten 2,5 um-Materials (23.000 Filamente) ein zusätzliches Aufschichten notwendig. Dieser zusätzliche Verarbeitungsschritt bringt auf die Barrieren einen noch höheren Druck auf, als er bei der Herstellung von 6 um-Filamentmaterial ausgeübt wird. Die vorliegende Erfindung hilft, die Wirksamkeit der Barrieren zu maximieren, so daß mit der geringsten Menge von Barrierematerial die größte Wirkung erzielt werden kann.The present invention certainly represents a significant improvement in current barrier technology. Both the current demand for high quality superconducting NbTi wire with 6 um filaments and the magnet industry's demand for wire with filaments down to 2.5 um are satisfied by the application of the present invention. In particular, to produce the required 2.5 um material (23,000 filaments) additional stacking is necessary. This additional processing step applies even greater pressure to the barriers than is applied in the production of 6 um filament material. The present invention helps to maximize the effectiveness of the barriers so that with the The greatest effect can be achieved with the smallest amount of barrier material.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Anwenden der Erfindung wird in dem nachfolgenden, nicht einschränkenden Beispiel angegeben.A preferred method of applying the invention is given in the following non-limiting example.

BEISPIEL IEXAMPLE I

In Figur 1 ist schematisch ein Querschnitt durch einen NbTi-Monofilament-Block dargestellt. Der Block ist typisch für NbTi-Monofilament, wobei jedoch NbTi50-Lagen dort mit aufgenommen wurden, wo üblicherweise ein fester NbTi-Rohblock verwendet worden wäre. Die Nb-Diffusionsbarriere und die NbTi-Lagen nehmen jeweils ungefähr 4 % des Nicht-Kupfer- Volumens ein. Die NbTi-Lagen weisen eine Zusammensetzung von NbTi50 auf, um die Ti-Verarmung während der Verarbeitung zu kompensieren und das Jc bei dem fertigen Leiter etwas zu erhöhen. Die Lage wird aus einem NbTi50-Rohblock hergestellt, indem dieser so gewalzt und geglüht wird, daß die Korngröße der 0,38 mm (0,015 Inch) dicken Lage unterhalb eines nominellen Durchmessers von ungefähr 22 um liegt (ASTM-Mikrokorngrößen-Nummer > 8).Figure 1 shows a schematic cross-section of a NbTi monofilament ingot. The ingot is typical of NbTi monofilament, but NbTi50 layers have been included where a solid NbTi ingot would normally have been used. The Nb diffusion barrier and the NbTi layers each occupy approximately 4% of the non-copper volume. The NbTi layers have a composition of NbTi50 to compensate for Ti depletion during processing and to slightly increase the Jc in the finished conductor. The sheet is made from an ingot of NbTi50 by rolling and annealing it so that the grain size of the 0.38 mm (0.015 inch) thick sheet is below a nominal diameter of approximately 22 µm (ASTM micrograin size number > 8).

Es müssen drei Monofilament-Blöcke hergestellt werden, damit für den späteren Multifilament-Block genug Material bereitsteht. Alle dieser Blöcke werden in der gleichen Weise hergestellt und in der gleichen Weise bearbeitet. Zuerst werden die NbTi-Rohblöcke und die OFHC-Kupfer-Extrusionsumhüllungen, Kopfstücke und Endstücke maschinell auf die geeigneten Dimensionen gebracht, und die Nb- und die NbTi-Lagen werden auf Größe geschnitten. Die Standard-Monofilamentgestaltung erfordert einen 0,61 m (24 Inch) langen Kern, so daß die NbTi-Rohblöcke auf diese Länge und das gesamte Material der Lagen auf diese Breite geschnitten werden muß. Auf der Basis der Gestaltung von Figur 1 benötigt jeder Block eine Nb-Lage mit einer Länge von 1,76 m (69,5 Inch) und einer Dicke von 0,38 mm (0,015 Inch) sowie eine NbTi50-Lage mit einer Länge von 1,73 m (68,0 Inch) und einer Dicke von 0,38 mm (0,015 Inch). Das Zusammenfügen ist leichter, wenn kontinuierliche Streifen verwendet werden, jedoch können, falls notwendig, einige kürzere Abschnitte verwendet werden.Three monofilament blocks must be made to provide enough material for the subsequent multifilament block. All of these blocks are made in the same way and processed in the same way. First, the NbTi ingots and the OFHC copper extrusion cladding, headers and tails are machined to the appropriate dimensions and the Nb and NbTi layers are cut to size. The standard monofilament design requires a 0.61 m (24 inch) core, so the NbTi ingots must be cut to this length and all the layer material to this width. Based on the design of Figure 1, each block requires one Nb layer with a length of 1.76 m (69.5 inches) and a thickness of 0.38 mm (0.015 inches) and one NbTi50 layer with a length of 1.73 m (68.0 inches) and a thickness of 0.38 mm (0.015 Inch). Splicing is easier if continuous strips are used, but some shorter sections can be used if necessary.

Nachdem alle diese Teile gereinigt wurden, werden die Monofilament-Blöcke zusammengefügt. Es muß darauf geachtet werden, Leerräume im Bereich der Lagen zu minimieren. Die NbTi- Rohblöcke werden zuletzt eingesetzt. Das Kupferkopfstück und das Kupferendstück werden dann oben und unten durch Elektronenstrahlschweißen im Vakuum an jedem Block befestigt.After all these parts have been cleaned, the monofilament blocks are assembled. Care must be taken to minimize voids in the layer area. The NbTi blank blocks are inserted last. The copper header and copper tailer are then attached to the top and bottom of each block by electron beam vacuum welding.

Die verkapselten Blöcke werden dann durch eine Erwärmung bei 650º für eine Dauer von 3 Stunden für die Extrusion vorbereitet. Die Blöcke werden dann bei 650ºC von einem Ummantelungsdurchmesser von 18 cm (7,125 Inch) auf einen Durchmesser von 2,54 cm (1,00 Inch) extrudiert. Die Extrusionsprodukte werden dann beschnitten, um das überschüssige Kupfer an den Kopf- und den Endstücken zu entfernen, und sie werden dann auf die Größe zum Aufschichten kaltgezogen: hexagonaler Draht mit 2,6 mm (0,1033 Inch) von Flachseite zu Flachseite.The encapsulated blocks are then prepared for extrusion by heating at 650º for 3 hours. The blocks are then extruded at 650ºC from a cladding diameter of 18 cm (7.125 inches) to a diameter of 2.54 cm (1.00 inches). The extrusions are then trimmed to remove excess copper at the head and tail ends and are then cold drawn to size for stacking: 2.6 mm (0.1033 inches) hexagonal wire from flat to flat.

In Figur 2 ist schematisch der Multifilament-Block dargestellt, der aus dem hexagonalen Monofilamentdraht hergestellt wird. Obwohl die Monofilamente tatsächlich hexagonal sind, sind sie zur Vereinfachung im Querschnitt als Kreise dargestellt. Nachdem eine ausreichende Menge von OFHC-Kupfer gezogen und hexagonal geformt wurde, wird sowohl das Kupfer als auch der NbTi-Monofilamentdraht auf Längen von 80,32 cm (31,625 Inch) Länge geschnitten. Die Umhüllung, die Kopf- und die Endstücke werden maschinell bearbeitet, alle Teile werden gereinigt, und dann wird der Block zusammengefügt. Die Filamente sind symmetrisch in den in Figur 2 dargestellten Proportionen angeordnet, wobei die Absicht dahintersteht, den Leerraum zu minimieren, der unvermeidbar dann entsteht, wenn ein hexagonales, dicht gepacktes Feld in eine runde Umhüllung eingepaßt wird. Wenn das Filament-Feld komplett ist, wird die Kupferumhüllung auf es aufgeschoben. Am Umfang des Feldes werden soweit notwendig weitere Kupferfilamente zugefügt, um eine feste Pressung zu gewährleisten. Dann werden das Kopfstück und das Endstück an der Umhüllung durch Elektronenstrahlschweißen im Vakuum befestigt.Figure 2 shows schematically the multifilament block made from the hexagonal monofilament wire. Although the monofilaments are actually hexagonal, they are shown as circles in cross-section for simplicity. After a sufficient amount of OFHC copper is drawn and formed hexagonally, both the copper and NbTi monofilament wire are cut to lengths of 80.32 cm (31.625 inches) long. The sheath, head and tail ends are machined, all parts are cleaned, and then the block is assembled. The filaments are arranged symmetrically in the proportions shown in Figure 2, the intent being to minimize the void space that inevitably occurs when fitting a hexagonal, closely packed array into a round sheath. When the filament array is complete, the copper sheath is slid onto it. Additional copper filaments are added around the periphery of the array as necessary. added to ensure a firm pressing. The head and tail pieces are then attached to the casing by electron beam welding in a vacuum.

Der Multifilament-Block wird dann heißisostatisch gepreßt, um die verschiedenen Unterelemente zu vereinigen. Als Ergebnis der Monofilament-Gestaltung weist der heißisostatisch gepreßte Multifilament-Block ein Verhältnis von Abstand zu Durchmesser (s/d) von 0,168 auf. Hierbei bezeichnet der Durchmesser den durchschnittlichen NbTi-Filamentdurchmesser einschließlich seiner Barriere, und der Abstand bezeichnet die Strecke zwischen benachbarten Filamenten. Ein geringes Verhältnis s/d ist wichtig, um zu verhindern, daß die Filamente während des Extrudierens abgeschnürt werden; wenn die Filamente relativ zu ihrem Durchmesser dicht gepackt sind, stellen sie einander eine mechanische Stütze bereit. Ein Verhältnis s/d von 0,168 ist für ein Multifilament dieser Art geeignet.The multifilament block is then hot isostatically pressed to combine the various sub-elements. As a result of the monofilament design, the hot isostatically pressed multifilament block has a pitch to diameter ratio (s/d) of 0.168. Where diameter is the average NbTi filament diameter including its barrier and pitch is the distance between adjacent filaments. A low s/d ratio is important to prevent the filaments from pinching off during extrusion; when the filaments are tightly packed relative to their diameter, they provide mechanical support to each other. An s/d ratio of 0.168 is appropriate for a multifilament of this type.

Nach dem heißisostatischen Pressen werden das Kopfstück und das Endstück des Multifilament-Blockes maschinell bearbeitet, so daß der Umhüllungsdurchmesser nach dem heißisostatischen Pressen erreicht wird. Als nächstes wird der Block erhitzt, und er wird dann von einem Ummantelungsdurchmesser von 31,4 cm (12,36 Inch) auf einen Durchmesser von 8,25 cm (3,25 Inch) extrudiert. Das extrudierte Produkt wird abgeschnitten und dann auf den Durchmesser gezogen, bei dem das Wärmebehandlungsschema beginnt. Das Verwenden von Wärmebehandlungen, die von den Kaltbearbeitungen getrennt sind, dient dazu, das Jc des fertigen Leiters zu optimieren. Das Wärmebehandlungsschema kann sachlich begründet verändert werden, jedoch ist das folgende Schema typisch für einen NbTi-Leiter mit feinem Filament: 375ºC für eine Dauer von 40 Stunden bei jedem Drahtdurchmesser von 2,54 cm (1,00 Inch), 1,62 cm (0,640 Inch), 1,17 cm (0,460 Inch) und 0,82 cm (0,325 Inch).After hot isostatic pressing, the head and tail of the multifilament billet are machined to achieve the sheath diameter after hot isostatic pressing. Next, the billet is heated and then extruded from a sheath diameter of 31.4 cm (12.36 inches) to a diameter of 8.25 cm (3.25 inches). The extruded product is cut and then drawn to the diameter where the heat treatment schedule begins. Using heat treatments separate from cold workings serves to optimize the Jc of the finished conductor. The heat treatment schedule can be changed for practical reasons, but the following schedule is typical for a fine filament NbTi conductor: 375ºC for 40 hours for each wire diameter of 2.54 cm (1.00 inch), 1.62 cm (0.640 inch), 1.17 cm (0.460 inch) and 0.82 cm (0.325 inch).

Nach der letzten Wärmebehandlung wird das Multifilament auf den Enddurchmesser von 0,8 mm (0,0318 Inch) gezogen, wobei der Filamentdurchmesser ungefähr 6 um beträgt. Ein solcher Leiter ist gut zur Verwendung in fortschrittlichen Geräten geeignet, beispielsweise dem Superconducting Super Collider. Die Anwendung der Erfindung sollte das Jc wesentlich über die 2.750 A/mm² (5T, 4,2ºK) erhöhen, die üblicherweise bei vergleichbaren feinen NbTi-Filamentleitern erhalten werden. Die Teilstücklänge (die durchschnittliche Länge der Drahtsegmente, welche die Endgröße erreichen) sollte aufgrund der höheren Duktilität des knollenfreien Drahtes ebenfalls wesentlich höher sein.After the final heat treatment, the multifilament is drawn to the final diameter of 0.8 mm (0.0318 inches), with the filament diameter being approximately 6 µm. Such a conductor is well suited for use in advanced devices, such as the Superconducting Super Collider. The application of the invention should increase the Jc significantly above the 2,750 A/mm2 (5T, 4.2ºK) typically obtained with comparable fine NbTi filament conductors. The cut length (the average length of the wire segments that reach the final size) should also be significantly higher due to the higher ductility of the lump-free wire.

In Übereinstimmung mit der Erfindung, wie sie in Beispiel 1 beschrieben ist, können die Titanverluste dadurch ausgeglichen werden, daß der NbTi-Rohblock des Monofilaments mit NbTi-Lagen umgeben wird, die einen höheren Titananteil als der Rohblock aufweisen. Dieses Verfahren erfordert allerdings, daß die beiden Legierungen geschmolzen werden, was teuer ist. Ferner sind Legierungen mit einem höheren Titananteil schwieriger kaltzubearbeiten als herkömmliche Legierungen, so daß die Herstellung von Lagen mit einem hohen Titananteil ein Problem darstellt.In accordance with the invention as described in Example 1, the titanium losses can be compensated by surrounding the monofilament NbTi ingot with NbTi layers having a higher titanium content than the ingot. However, this process requires the two alloys to be melted, which is expensive. Furthermore, alloys with a higher titanium content are more difficult to cold work than conventional alloys, so that the production of layers with a high titanium content is a problem.

Eine Alternative zur Verwendung von Lagen aus einer Legierung mit hohem Titananteil besteht darin, Lagen zu verwenden, welche die gleiche Zusammensetzung wie der Rohblock aufweisen, und diese Lagen mit relativ dünnen Schichten aus reinem Titan abzuwechseln. Diese dünnen Titanschichten dienen als Vorrat für Titan, welches in die Legierungslagen diffundiert, wenn diese Titan an die Niob-Barriere verlieren.An alternative to using layers of a high titanium alloy is to use layers that have the same composition as the ingot and alternate these layers with relatively thin layers of pure titanium. These thin titanium layers serve as a reservoir for titanium, which diffuses into the alloy layers as they lose titanium to the niobium barrier.

Diese Titanlagen sollten im allgemeinen sehr viel dünner als die NbTi-Lagen sein, um eine vollständige Diffusion des Titans zu unterstützen. Ein Dickenverhältnis zwischen NbTi- Lagen und Titanlagen von 7:1 oder höher wird bevorzugt. Das Gesamtvolumen der NbTi- und der Titan-Lagen sollte nicht mehr als ungefähr 15 % des Filamentvolumens betragen, da die Titanverarmung nicht sehr viel weiter in das Filament fortschreitet. Sowohl die NbTi- als auch die Titanlagen sollten einen nominellen Korndurchmesser von weniger als 22 um haben (ASTM-Mikrokorn-Nummer > 8), um eine maximale Wirksamkeit der Barriere zu gewährleisten. Die äußerste Titanschicht sollte innerhalb der äußersten NbTi-Schicht liegen. Die Nb- Barriere sollte also mit Titan nicht direkt in Berührung stehen, da dies nur eine Diffusion von Titan in die Barriere unterstützt.These titanium layers should generally be much thinner than the NbTi layers to promote complete diffusion of the titanium. A thickness ratio between NbTi layers and titanium layers of 7:1 or higher is preferred. The total volume of the NbTi and titanium layers should not exceed more than approximately 15% of the filament volume, as titanium depletion does not progress much further into the filament. Both the NbTi and titanium layers should have a nominal grain diameter of less than 22 µm (ASTM micrograin number > 8) to ensure maximum barrier effectiveness. The outermost titanium layer should lie within the outermost NbTi layer. The Nb barrier should therefore not be in direct contact with titanium, as this will only facilitate diffusion of titanium into the barrier.

Obwohl sich die obige Diskussion auf NbTi konzentriert, ist es offensichtlich, daß diese Prinzipien auf jeden Filament- Supraleiter zweiter Art angewendet werden können, bei dem ähnliche Diffusionsverluste auftreten (beispielsweise NbZr, welches Zr verliert). Dies gilt auch für das nachfolgende, nicht einschränkende Beispiel, welches ein bevorzugtes Verfahren zum Ausführen der Erfindung angibt:Although the above discussion focuses on NbTi, it is obvious that these principles can be applied to any type 2 filament superconductor that experiences similar diffusion losses (e.g. NbZr, which loses Zr). This also applies to the following non-limiting example, which indicates a preferred method of carrying out the invention:

BEISPIEL IIEXAMPLE II

In Figur 3 ist schematisch ein Querschnitt durch einen NbTi- Monofilament-Block dargestellt. Der Block ist typisch für NbTi-Monofilament, wobei jedoch eine Reihe von Lagen aus NbTi46,5 und reinem Titan dort aufgenommen wurden, wo üblicherweise ein fester NbTi-Rohblock verwendet worden wäre. Die Nb-Diffusionsbarriere nimmt ungefähr 4 % des Nicht-Kupfer-Volumens ein, während das Volumen der Lage aus NbTi/Titan ungefähr 5% beträgt. Sowohl die NbTi- als auch die Titanlagen werden ausgehend von Rohblöcken durch Walzen und Heißglühen in einer solchen Weise hergestellt, daß der nominelle Durchmesser ihrer Körner unterhalb von ungefähr 22 um ist (ASTM Mikrokorn-Nummer > 8). Die Titanlage sollte für eine maximale Bearbeitbarkeit eine Reinheit des Grades 2 oder höher aufweisen.Figure 3 shows a schematic cross-section of a NbTi monofilament ingot. The ingot is typical of NbTi monofilament, but with a series of layers of NbTi46.5 and pure titanium included where a solid NbTi ingot would normally have been used. The Nb diffusion barrier occupies approximately 4% of the non-copper volume, while the volume of the NbTi/titanium layer is approximately 5%. Both the NbTi and titanium ingots are manufactured from ingots by rolling and hot annealing in such a way that the nominal diameter of their grains is below approximately 22 µm (ASTM micrograin number > 8). The titanium ingot should have a purity of Grade 2 or higher for maximum machinability.

Es müssen drei Monofilament-Blöcke hergestellt werden, damit für den späteren Multifilament-Block genug Material bereitsteht. Alle dieser Blöcke werden in der gleichen Weise hergestellt und in der gleichen Weise bearbeitet. Zuerst werden die NbTi-Rohblöcke und die OFHC-Kupfer-Extrusionsumhüllungen, Kopfstücke und Endstücke maschinell auf die geeigneten Dimensionen gebracht, und die Niob-, die NbTi- und die Titan-Lagen werden auf Größe geschnitten. Die Standard-Monofilamentgestaltung erfordert einen 0,61 m (24 Inch) langen Kern, so daß die NbTi-Rohblöcke auf diese Länge und das gesamte Material der Lagen auf diese Breite geschnitten werden muß. Auf der Basis der Gestaltung von Figur 3 benötigt jeder Block eine Nb-Lage mit einer Länge von 1,83 m (72,0 Inch) und einer Dicke von 0,38 mm (0,015 Inch), eine NbTi46,5-Lage mit einer Länge von 1,73 m (68,0 Inch) und einer Dicke von 0,38 mm (0,015 Inch) und eine Titan-Lage mit eine Länge von 1,73 m (68 Inch) und einer Dicke von 0,05 mm (0,002 Inch). Das Zusammenfügen geht leichter, wenn kontinuierliche Streifen verwendet werden, jedoch können, falls notwendig, einige kürzere Abschnitte verwendet werden.Three monofilament blocks must be produced to ensure there is enough material for the later multifilament block. All of these ingots are manufactured in the same way and processed in the same manner. First, the NbTi ingots and the OFHC copper extrusion claddings, headers and tails are machined to the appropriate dimensions and the niobium, NbTi and titanium layers are cut to size. The standard monofilament design requires a 0.61 m (24 inch) long core, so the NbTi ingots must be cut to this length and all the layer material to this width. Based on the design of Figure 3, each block requires one Nb layer 1.83 m (72.0 inches) long and 0.38 mm (0.015 inches) thick, one NbTi46.5 layer 1.73 m (68.0 inches) long and 0.38 mm (0.015 inches) thick, and one Titanium layer 1.73 m (68 inches) long and 0.05 mm (0.002 inches) thick. Assembly is easier if continuous strips are used, but several shorter sections can be used if necessary.

Nachdem alle diese Teile gereinigt wurden, werden die Monofilament-Blöcke zusammengefügt. Es muß darauf geachtet werden, Leerräume im Bereich der Lagen zu minimieren. Die NbTi- Rohblöcke werden zuletzt eingesetzt. Das Kupferkopfstück und das Kupferendstück werden dann oben und unten durch Elektronenstrahlschweißen im Vakuum an jedem Block befestigt. Die verkapselten Blöcke werden dann durch eine Erwärmung bei 650º für eine Dauer von 3 Stunden für die Extrusion vorbereitet. Die Blöcke werden dann bei 650ºC von einem Ummantelungsdurchmesser von 18 cm (7,125 Inch) auf einen Durchmesser von 2,54 cm (1,00 Inch) extrudiert. Die Extrusionsprodukte werden dann beschnitten, um das überschüssige Kupfer an den Kopf und den Endstücken zu entfernen, und sie werden dann auf die Größe zum Aufschichten kaltgezogen: hexagonaler Draht mit 2,6 mm (0,1033 Inch) von Flachseite zu Flachseite.After all of these parts have been cleaned, the monofilament blocks are assembled. Care must be taken to minimize voids in the area of the layers. The NbTi blank blocks are inserted last. The copper header and copper tailer are then attached to the top and bottom of each block by electron beam welding in vacuum. The encapsulated blocks are then prepared for extrusion by heating at 650º for 3 hours. The blocks are then extruded at 650ºC from a cladding diameter of 18 cm (7.125 inches) to a diameter of 2.54 cm (1.00 inches). The extrusions are then trimmed to remove excess copper at the head and tails and they are then cold drawn to size for stacking: hexagonal wire 2.6 mm (0.1033 inches) flat to flat.

Das Produkt wird dann behandelt, wie dies oben in Verbindung mit Figur 2 dargestellt wurde. Nachdem eine ausreichende Menge von OFHC-Kupfer gezogen und hexagonal geformt wurde, wird sowohl das Kupfer als auch der NbTi-Monofilamentdraht auf Längen von 80,32 cm (31,625 Inch) Länge geschnitten. Die Umhüllung, die Kopf- und die Endstücke werden maschinell bearbeitet, alle Teile werden gereinigt, und dann wird der Block zusammengefügt. Die Filamente sind symmetrisch in den in Figur 2 dargestellten Proportionen angeordnet, wobei die Absicht dahintersteht, den Leerraum zu minimieren, der unvermeidbar dann entsteht, wenn ein hexagonales, dicht gepacktes Feld in eine runde Umhüllung eingepaßt wird. Wenn das Filament-Feld komplett ist, wird die Kupferumhüllung auf es aufgeschoben. Am Umfang des Feldes werden, soweit notwendig, weitere Kupferfilamente zugefügt, um eine feste Pressung zu gewährleisten. Dann werden das Kopfstück und das Endstück an der Umhüllung durch Elektronenstahlschweißen im Vakuum befestigt.The product is then treated as shown above in connection with Figure 2. After a sufficient amount of OFHC copper has been drawn and hexagonally formed, Both the copper and NbTi monofilament wire are cut to 80.32 cm (31.625 inch) lengths. The sheath, head and tail pieces are machined, all parts are cleaned, and then the block is assembled. The filaments are arranged symmetrically in the proportions shown in Figure 2, the intention being to minimize the void space that inevitably occurs when a hexagonal, closely packed array is fitted into a round sheath. When the filament array is complete, the copper sheath is slid onto it. Additional copper filaments are added around the periphery of the array as necessary to ensure a tight seal. The head and tail pieces are then attached to the sheath by vacuum electron beam welding.

Der Multifilament-Block wird dann heißisostatisch gepreßt, um die verschiedenen Unterelemente zu vereinigen. Als Ergebnis der Monofilament-Gestaltung weist der heißisostatisch gepreßte Multifilament-Block ein Verhältnis von Abstand zu Durchmesser (s/d) von 0,168 auf. Hierbei bezeichnet der Durchmesser den durchschnittlichen NbTi-Filamentdurchmesser einschließlich seiner Barriere, und der Abstand bezeichnet die Strecke zwischen benachbarten Filamenten. Ein geringes Verhältnis s/d ist wichtig, um zu verhindern, daß die Filamente während des Extrudierens abgeschnürt werden; wenn die Filamente relativ zu ihrem Durchmesser dicht gepackt sind, stellen sie einander eine mechanische Stütze bereit. Ein Verhältnis s/d von 0,168 ist für ein Multifilament dieser Art geeignet.The multifilament block is then hot isostatically pressed to combine the various sub-elements. As a result of the monofilament design, the hot isostatically pressed multifilament block has a pitch to diameter ratio (s/d) of 0.168. Where diameter is the average NbTi filament diameter including its barrier and pitch is the distance between adjacent filaments. A low s/d ratio is important to prevent the filaments from pinching off during extrusion; when the filaments are tightly packed relative to their diameter, they provide mechanical support to each other. An s/d ratio of 0.168 is appropriate for a multifilament of this type.

Nach dem heißisostatischen Pressen werden das Kopfstück und das Endstück des Multifilament-Blockes maschinell bearbeitet, so daß der Umhüllungsdurchmesser nach dem heißisostatischen Pressen erreicht wird. Als nächstes wird der Block erhitzt, und er wird dann von einem Ummantelungsdurchmesser von 31,4 cm (12,36 Inch) auf einen Durchmesser von 8,25 cm (3,25 Inch) extrudiert. Das extrudierte Produkt wird abgeschnitten und dann auf den Durchmesser gezogen, bei dem das Wärmebehandlungsschema beginnt. Das Verwenden von Wärmebehandlungen, die von den Kaltbearbeitungen getrennt sind, dient dazu, das Jc des fertigen Leiters zu optimieren. Das Wärmebehandlungsschema kann sachlich begründet verändert werden, jedoch ist das folgende Schema typisch für einen NbTi-Leiter mit feinem Filament: 375ºC für eine Dauer von 40 Stunden bei Drahtdurchmessern von 2,54 cm (1,00 Inch), 1,62 cm (0,640 Inch), 1,17 cm (0,460 Inch) und 0,82 cm (0,325 Inch).After hot isostatic pressing, the head and tail of the multifilament billet are machined to achieve the sheath diameter after hot isostatic pressing. Next, the billet is heated and then extruded from a sheath diameter of 31.4 cm (12.36 inches) to a diameter of 8.25 cm (3.25 inches). The extruded product is cut off and then drawn to the diameter at which the heat treatment schedule begins. Using heat treatments separate from cold working is to optimize the Jc of the finished conductor. The heat treatment schedule may be varied for practical reasons, but the following schedule is typical for a fine filament NbTi conductor: 375ºC for 40 hours for wire diameters of 2.54 cm (1.00 inch), 1.62 cm (0.640 inch), 1.17 cm (0.460 inch), and 0.82 cm (0.325 inch).

Nach der letzten Wärmebehandlung wird der Multifilament- Draht auf den Enddurchmesser von 0,8 mm (0,0318 Inch) gezogen, wobei der Filamentdurchmesser ungefähr 6 um beträgt. Ein solcher Leiter ist gut zur Verwendung in fortschrittlichen Geräten geeignet, beispielsweise dem Superconducting Super Collider. Die Anwendung der Ausführungsform gemäß Beispiel II sollte das Jc wesentlich über die 2.750 A/mm² (ST, 4,2ºK) erhöhen, die üblicherweise bei vergleichbaren feinen NbTi-Filamentleitern erhalten werden. Die Teilstücklänge (die durchschnittliche Länge der Drahtsegmente, welche die Endgröße erreichen) sollte aufgrund der höheren Duktilität des knollenfreien Drahtes ebenfalls wesentlich höher sein.After the final heat treatment, the multifilament wire is drawn to the final diameter of 0.8 mm (0.0318 inch), with the filament diameter being approximately 6 µm. Such a conductor is well suited for use in advanced devices such as the superconducting super collider. Application of the embodiment of Example II should increase the Jc significantly above the 2,750 A/mm2 (ST, 4.2ºK) typically obtained with comparable fine NbTi filament conductors. The cut length (the average length of the wire segments reaching the final size) should also be significantly higher due to the higher ductility of the lump-free wire.

Claims (9)

1. Supraleitendes Filament mit einem Kern aus einer supraleitenden NbTi-Legierung, der von wenigstens zwei getrennten Schichten aus einer NbTi-Legierung umgeben ist, wobei eine Barriere aus hochschmelzendem Metall die Schichten und eine Hülle aus normalem Metall die Barriere umgibt, wobei die Hülle, die Schichten und der Kern metallurgisch miteinander verbunden sind.1. Superconducting filament comprising a core of a superconducting NbTi alloy surrounded by at least two separate layers of a NbTi alloy, a barrier of refractory metal surrounding the layers and a shell of normal metal surrounding the barrier, the shell, the layers and the core being metallurgically bonded together. 2. Supraleitendes Filament nach Anspruch 1, bei dem die Grenzflächen zwischen den Schichten aus der NbTi-Legierung um weniger als 0,5 um voneinander beabstandet sind.2. Superconducting filament according to claim 1, wherein the interfaces between the layers of NbTi alloy are spaced apart by less than 0.5 µm. 3. Supraleitendes Filament nach Anspruch 1, bei dem die Ti- Konzentration in wenigstens einer der getrennten Schichten höher als in dem Kern ist.3. A superconducting filament according to claim 1, wherein the Ti concentration in at least one of the separated layers is higher than in the core. 4. Verfahren zum Herstellen eines supraleitenden Filaments mit den folgenden Schritten: ein Kern aus einer supraleitenden NbTi-Legierung wird mit wenigstens zwei getrennten Schichten aus einer NbTi-Legierung umgeben, eine die Schichten umgebende hochschmelzende Metallbarriere sowie eine die Barriere umgebende Hülle aus normalem Metall werden angebracht, und es werden die Hülle, die Schichten sowie der Kern durch gemeinsame, wenigstens 10-fache Reduktion metallurgisch miteinander verbunden.4. Method for producing a superconducting filament with the following steps: a core made of a superconducting NbTi alloy is surrounded by at least two separate layers made of an NbTi alloy, a high-melting metal barrier surrounding the layers and a shell made of normal metal surrounding the barrier are attached, and the shell, the layers and the core are metallurgically bonded to one another by a common reduction of at least 10 times. 5. Verfahren nach Anspruch 4, ferner mit dem Schritt, daß mehrere Wärmebehandlungen von über 450ºC mit einer Gesamtdauer von wenigstens 10 Stunden ausgeführt werden.5. The method of claim 4, further comprising the step of carrying out a plurality of heat treatments of over 450°C with a total duration of at least 10 hours. 6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die getrennten Schichten aus der NbTi-Legierung eine Ausgangskorngröße von weniger als 22 um Nenndurchmesser aufweisen.6. The method of claim 4, wherein the separated layers of NbTi alloy have an initial grain size of less than 22 µm nominal diameter. 7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Schichten aus der feinkörnigen NbTi-Lage von wenigstens einer Schicht aus einem der Metalle Nb oder Ti durchsetzt sind.7. Method according to claim 6, in which the layers of the fine-grained NbTi layer are interspersed with at least one layer of one of the metals Nb or Ti. 8. Verfahren zum Herstellen eines Monofilaments aus einer supraleitenden NbTi-Legierung mit den folgenden Schritten: ein Rohblock aus einer supraleitenden NbTi-Legierung wird mit wenigstens zwei Schichten einer feinkörnigen supraleitenden NbTi-Lage sowie einer äußeren Barriereschicht aus einem hochschmelzenden Metall umgeben, die Barriere wird mit einer Kupferumhüllung umgeben, wobei die feinkörnigen Schichten eine Korngröße mit einem Durchmesser von weniger als 22 um aufweisen, das resultierende Produkt wird heißextrudiert, und das extrudierte Produkt wird zu Draht mit einem Filamentdurchmesser von weniger als 10 um reduziert, so daß jede der NbTi-Schichten weniger als 0,5 um dick ist.8. A method of making a monofilament of a superconducting NbTi alloy comprising the steps of: surrounding an ingot of a superconducting NbTi alloy with at least two layers of a fine-grained superconducting NbTi layer and an outer barrier layer of a refractory metal, surrounding the barrier with a copper sheath, the fine-grained layers having a grain size of less than 22 µm in diameter, hot-extruding the resulting product, and reducing the extruded product to wire having a filament diameter of less than 10 µm, so that each of the NbTi layers is less than 0.5 µm thick. 9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Schichten der feinkörnigen NbTi-Lage von wenigstens einer Ti-Schicht durchsetzt sind.9. Method according to claim 8, in which the layers of the fine-grained NbTi layer are interspersed with at least one Ti layer.
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